Macchina asincrona

Macchina asincrona: aspetti costruttivi

La macchina asincrona, come quella sincrona, è costituita da:

• Una parte fissa chiamata statore
• Una parte mobile chiamata rotore

Statore

Lo statore è composto da un pacco lamellare a forma di corona circolare in materiale ferromagnetico con percentuali di silicio non superiore al 3% per evitare un eccessivo infragilimento del materiale. Il pacco lamellare statorico è formato dalla sovrapposizione di lamierini di piccolo spessore (generalmente 0,5mm) fra loro isolati con vernice.

Come abbiamo più volte detto, l'uso dei lamierini e l'introduzione di percentuali di silicio nel materiale ferromagnetico, è dovuto alla necessità di ridurre le perdite nel ferro per correnti parassite. Infatti, il nucleo di statore, essendo soggetto a variazioni di flusso, tende ad essere percorso da correnti parassite dirette parallelamente all'asse della macchina e quindi se fosse massiccio diventerebbe sede di molte perdite.

Nelle macchine di elevata potenza, per problemi di smaltimento del calore, il pacco lamellare statorico viene suddiviso in pacchi parziali separati da opportuni distanziatori in modo da creare dei canali di raffreddamento.

Sulla superficie interna del pacco lamellare vengono praticate delle cave statoriche all’interno delle quali vengono sistemati i conduttori che compongono l’avvolgimento statorico.

L’avvolgimento statorico è trifase con le 3 fasi poste fisicamente a 120° tra loro. Esso è sempre di tipo distribuito, ossia i conduttori di ogni fase vengono distribuiti all’interno delle cave destinate a una fase. Le 3 fasi possono essere collegate a stella o a triangolo.

Naturalmente, l’avvolgimento di ogni fase non è costituito da un solo conduttore fatto passare nelle varie cave (come sembrerebbe dalla figura) ma è costituito da matasse aventi ognuna un certo numero di spire. Nelle cave sono posti i lati di matassa mentre le testate fuoriescono dal pacco lamellare.

Lo statore è posto entro una carcassa che costituisce la parte portante della macchina. Essa infatti ha la funzione di contenere le parti interne della macchina, proteggere tali parti da agenti esterni e permettere il fissaggio della macchina al piano di supporto. La carcassa è di ghisa per le macchine di bassa potenza e di lamiere saldate per quelle di potenza maggiore.

Rotore

Il rotore è costituito, come lo statore, da un pacco di lamierini di materiale ferromagnetico. Esso è posto all'interno dello statore e collegato meccanicamente all'albero della macchina. Tra rotore e statore vi è un piccolo spazio d'aria: il traferro.

Sulla superficie esterna del rotore vi sono le cave rotoriche che sono sede dell'avvolgimento di rotore. Il numero delle cave rotoriche è diverso da quello delle cave statoriche per evitare che vi siano alternativamente durante la rotazione, posizioni di massima riluttanza (corrispondenza cava-cava) o di minima riluttanza (corrispondenza cava-dente) che darebbe luogo a marcia irregolare e vibrazioni.

Per quanto riguarda l'avvolgimento rotorico, si possono distinguere:

• Macchine asincrone con rotore avvolto
• Macchine asincrone con rotore a gabbia di scoiattolo

Le macchine con rotore avvolto hanno nelle cave rotoriche un avvolgimento trifase distribuito (come quello statico). Tale avvolgimento è collegato a stella. Vedremo poi che per il loro funzionamento queste macchine necessitano di un reostato di avviamento da diminuire man mano che aumenta la velocità di rotazione. A regime, il reostato deve essere completamente disinserito e le fasi dell'avvolgimento rotorico risultano chiuse in corto circuito.

Nelle macchine con rotore a gabbia di scoiattolo l'avvolgimento rotorico è costituito da un insieme di barre conduttrici in rame o alluminio poste una per ogni cava. Queste sono poi collegate tra loro alle estremità attraverso due anelli di corto circuito. Si ottiene così una gabbia. Oltre al rotore a gabbia di scoiattolo semplice, esistono quelli a doppia gabbia e a barre alte (che vedremo in seguito).

Campo magnetico rotante trifase

Il funzionamento della macchina asincrona trifase si basa sul campo magnetico rotante scoperto dallo scienziato italiano Galileo Ferraris (1885). Vediamo come si genera un campo magnetico rotante. Colleghiamo le fasi A, B, C allo statore ad una linea trifase di pulsazione ω_s. L'avvolgimento trifase di statore viene quindi alimentato con un sistema di tensioni trifase simmetrico: V_A = V_M